渤、黄、东海二维潮汐模式底摩擦系数的反演研究

一种新的底摩擦系数处理方法是假定底摩擦系数具有空间分布特征,即在海区中选取一些点作为独立底摩擦系数,计算区域中任意点的底摩擦系数都可由这些独立底摩擦系数通过线性插值得到。采用伴随同化方法对空间分布底摩擦系数的研究表明,与传统的底摩擦系数处理方法相比,空间分布的底摩擦系数模拟精度更高。探讨了根据地形的空间分布特征选取独立底摩擦系数的做法,所做的孪生实验和实际实验均表明,与均匀选取的结果相比,在独立变量个数减少三分之一的情况下,数值模拟的精度反而得以提高。得到的渤、黄、东海底摩擦系数分布表明,东海等深水区及地形复杂的区域底摩擦系数比较大。     

珠算（珠心算）学习的认知过程（续）

所谓技能，是顺利的完全某种任务的一种心智或动作的活动方式，它需要通过练习才能形成。     

Implicit Sampling, with Application to Data Assimilation

There are many computational tasks, in which it is necessary to sample a given probability density function (or pdf for short), i.e., to use a computer to construct a sequence of independent random vectors x i (i = 1, 2, ··· ), whose histogram converges to the given pdf. This can be difficult because the sample space can be huge, and more importantly, because the portion of the space, where the density is significant, can be very small, so that one may miss it by an ill-designed sampling scheme. Indeed, Markovchain Monte Carlo, the most widely used sampling scheme, can be thought of as a search algorithm, where one starts at an arbitrary point and one advances step-by-step towards the high probability region of the space. This can be expensive, in particular because one is typically interested in independent samples, while the chain has a memory. The authors present an alternative, in which samples are found by solving an algebraic equation with a random right-hand side rather than by following a chain; each sample is independent of the previous samples. The construction in the context of numerical integration is explained, and then it is applied to data assimilation.     

应用云迹风资料同化的江南飑线模拟试验

运用WRF模式对2006年6月10日发生在浙江地区的一次飑线过程进行了数值模拟及云迹风资料同化实验研究.将常规测站、自动站资料同化试验和加入了云迹风资料的试验进行比较,结果表明,用WRF模式进行同化模拟,较好地再现了此次江南地区飑线的发生、发展、维持和消亡过程.主要分布在对流层高层的云迹风资料能有效地改善高空风场质量,在模式中增加了云迹风资料之后,使模拟的雷达反射率图像增加了清晰度,原来有些地段较为零星逗点状的反射率图像可被连成带状,尤其明显的是模拟的主降水强度和落区与实际降水分布更加接近;模拟也改变了后半程的大风区的分布并增强了风速,比控制试验稍接近于实况,且略缩小了降水和大风的虚假区域.同时,通过不同质量控制阈值的云迹风模拟试验比较发现,进入模式的云迹风数量与模拟效果并不是简单的线性正相关,因此,在云迹风资料的运用上,质量控制对模拟有一定的影响,恰当地应用云迹风资料同化能在一定程度上改善强对流系统的数值模拟,对提高降水、大风等预报质量是较有效的途径.     

以全球谱模式为约束的四维变分资料同化系统YH4DVAR的设计和实现

四维变分资料同化仍将是未来相当长时间内业务数值天气预报中所使用的主流同化方法．针对全球数值天气预报业务系统对气象资料同化技术的需求,在WRFDA软件框架结构的基础上,发展了一个与全球谱模式配套使用的四维变分资料同化系统YH4DVAR．系统将背景场、观测处理、重力波控制和偏差订正进行综合考虑,设计了一体化目标函数,引入了小波背景场误差协方差模型,实现了增量方法以及卫星遥感资料的直接同化．单点试验表明YH4DVAR的背景场误差模型具有各向异性、垂直相关和水平相关不可分离性、以及与位置的相关等特性．从2009年7月到2010年6月的分析预报试验结果表明,由YH4DVAR和全球谱模式组成的分析预报系统在北半球和亚洲地区的可用预报时效可以达到8天以上．     

变分同化结合广义变分最佳分析对微波散射计资料进行海面风场反演

针对微波散射计资料的海面风场反演,本文首先利用QuikSCAT卫星散射计的近实时资料,借助荷兰皇家气象学会的SeaWinds散射计数据处理模式,在不同风速和海域的情况下,采用多解方案结合二维变分同化方法进行风向的模糊去除,达到消除解的不唯一性的目的,且对4种反演结果（低速风、中速风、高速风和近海岸风）与美国国家海洋和大气管理局卫星资料中心的近实时风场数据的对比分析,说明了该技术的有效性.在此基础上,对反演得到的中速风场利用广义变分最佳分析方法进行了调整,调整后的风场结构有了进一步的改善.此方法可为我国散射计资料反演海面风场的研究提供新的思路和方法.     

模式误差弱约束四维变分同化研究

经典四维变分同化(four dimensional variational data assimilation,简称4dvar)中认为模式是完美的, 而实际数值模式中存在的模式误差将对变分同化效果产生直接影响, 弱约束4dvar的提出为4dvar中考虑模式误差的影响提供了一种可行途径. 研究了基于模式误差控制变量的弱约束4dvar基本理论, 并在一维浅水方程组中对其同化效果及估计模式误差的有效性进行相关数值实验研究. 结果表明,在模式误差不可忽略的情况下,模式误差弱约束4dvar在整个区间 (包括同化区间和预报区间)上预报误差均比传统4dvar小, 在模式误差相对较大时改进效果更明显,具有明显优越性; 并且,模式误差弱约束4dvar能有效估计模式误差大小及分布形式.     

变分同化中水平误差函数的正交小波模拟新方法

背景误差协方差是变分资料同化系统中的一个重要组成部分,能将观测信息从观测点传播到周围的模式格点和垂直层上.为了模拟背景误差协方差中水平误差函数的非均匀性和各向异性,提出了一种用正交小波变换模拟水平误差函数的新方法.试验结果表明：新方法能模拟出水平误差函数中固有的非均匀性和各向异性,极好地表示了背景误差协方差中固有的结构和特征. 关键词： 变分资料同化 背景误差协方差 二维正交小波 水平误差函数     

基于单多普勒激光雷达的机场风场预报方法

基于机场上空的低空小尺度天气系统风场结构以及单多普勒激光雷达测风原理,对已有变分同化方法和涡度-散度风场反演方法进行改进,利用变分同化方法对由单多普勒激光雷达所测的径向风速进行同化,预报它在未来时序时的估计值,再利用改进的涡度-散度方法对预报的径向风速进行反演,实现对三维风场的反演,从而成功实现对风场的预报.最后,通过对机场上空的天气结构仿真,分析了这种方法对径向风速实现的三维风场的预报的优缺点及其误差.     

利用WRF模式对大气波导的数值模拟研究

利用WRF模式,以NCEP再分析资料作为背景场,并同化地面自动气象站观测资料,对发生在黄淮江淮流域的一次大气波导过程进行了数值模拟与对比分析,发现WRF中尺度数值模式可以反映出大气边界层内的逆温和湿度锐减并较好的模拟大气波导的变化,同化自动站资料比不同化模拟出的波导范围扩大、波导强度增强,与雷达回波的一致性更好。